逍遥学能 2018-07-12 20:50
1902年，美国哥伦比亚大学的Walter S． Sutton和德国的Theodor Boveri发现，孟德尔定律中的遗传因子（基因），其行为和减数分裂过程中的染色体行为有着平行关系。首先，基因与染色体都作为独立的遗传单位，基因在杂交实验中始终保持其独立性和完整性，而染色体在细胞分裂各时期中也保持着一定的形态特征。第二，等位基因在体细胞中是成对存在的，其中一个来自父方，一个来自母方；而同源染色体也是成对存在的，同样一条来自父方，一条来自母方。第三，在减数分裂形成配子的过程中，等位基因相互分离，分别进入不同的配子中，结果每个配子中只含成对基因中的一个；同样，在减数分裂的过程中，同源染色体的两条染色体彼此分离，分别进入不同的配子中，结果每个配子中也只含同源染色体中的一条染色体。第四，在减数分裂产生配子的过程中，等位基因分离的同时，非等位基因自由组合地进入配子；同样地，非同源染色体也是随机地进入配子。根据基因的行为与染色体行为的一致性，Walter S． Sutton和Theodor Boveri采用类比-推理的方法，提出了遗传的染色体学说。该学说进一步圆满地解释了孟德尔定律，使人们进一步认识到孟德尔定律的重要意义。
在高中生物的一些遗传学试题中，我们可以利用遗传的染色体学说，根据染色体-DNA-基因三者之间行为的一致性，快速准确地解答试题。
1．将DNA分子定位在染色体上，考察有丝分裂过程中DNA随染色体的变化规律
【例题】（2010·山东理综，7）蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体放射性标记分布情况是（ ）
A．每条染色体的两条单体都被标记
B．每条染色体中都只有一条单体被标记
C．只有半数的染色体中有一条单体被标记
D．每条染色体的两条单体都不被标记
【解析】将DNA定位到染色体上，通过考察有丝分裂的过程，如图1和图2所示，其中实线代表未被3H标记的DNA单链，虚线代表被3H标记的DNA单链。
从图1和图2可以看出，在第二次有丝分裂的中期，每条染色体的两条单体，均有一条单体被3H标记。
【参考答案】B
2．将DNA分子定位在染色体上，考察减数分裂过程中DNA随染色体的变化规律
【例题】用3H标记小白鼠（体细胞含有20对同源染色体）的精原细胞和皮肤干细胞的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含3H的培养基中培养，在前者减数第二次分裂后期和后者第二次有丝分裂后期，一个细胞中的染色体总条数和被3H标记的染色体条数分别为（ ）
A. 前者20和10，后者40和20 B. 前者40和40，后者80和40
Ｃ. 前者40和20，后者80和40 Ｄ. 前者40和20，后者80和80
【解析】将DNA定位到染色体上，通过考察有丝分裂和减数分裂的过程，很容易解决这类问题，如图1、图2和图3，其中实线代表已被3H标记的DNA单链，虚线代表未被3H标记的DNA单链。
从上图可见，减数第二次分裂后期，细胞中的每条染色体都被3H标记；有丝分裂的后期，细胞中有一半染色体被3H标记；减数第二次分裂后期细胞中染色体数目为2N=40，有丝分裂后期细胞中染色体数目为4N=80。
【参考答案】B
3．将基因定位在染色体上，考察遗传的基本规律
【例题】（2003·辽宁、河南，23）一个男孩患红绿色盲，但其父母、祖父母、外祖父母视觉都正常。推断其色盲基因来自（ ）
A． 祖父 B． 外祖母 C． 外祖父 D． 祖母
【解析】红绿色盲是一种伴X染色体隐性遗传病，设控制红绿色盲的基因为b，视觉正常的基因为B，将基因定位在X染色体上，则该男孩的基因型为XbY，同时绘制遗传系谱图如图4。
7号为该色盲男孩，基因型为XbY，其父母视觉正常，故其父6号个体基因型为XBY，该男孩的色盲基因b不可能来自其父6号个体，只能来自其母5号个体，所以其母5号个体基因型应为应为XBXb；7号个体的外祖父2号个体表现型正常，故其基因型为XBY；5号的色盲基因b不可能来自该男孩7号的外祖父2号个体，只能是来自于该男孩的外祖母1号个体，1号个体的基因型为XBXb。
【参考答案】B
参考文献
1．吴湘钰 刘恩山·普通高中课程标准实验教科书生物学必修2 遗传与进化，浙江科学技术出版社，2005年8月，34
2．刘祖洞·遗传学（第二版）上册，高等教育出版社，1990年5月，71-75
3．吴湘钰·陈阅增普通生物学，高等教育出版社，2005年1月，238-240